Druga zasada dynamiki Newtona. Swobodne

spadanie ciał.

W tym temacie:

- Poznasz treść drugiej zasady dynamiki

Newtona.

- Poznasz wzór związany z drugą zasadą

dynamiki Newtona i nauczysz się go

wykorzystywać w obliczeniach.

- Nauczysz się przeprowadzać

doświadczenia związane z drugą zasadą

dynamiki Newtona.

- Dowiesz się co to znaczy, że ciało

spada swobodnie.

Druga zasada dynamiki Newtona

Treść drugiej zasady dynamiki Newtona: Jeżeli na dane ciało działa

stała niezrównoważona siła (czyli wypadkowa sił działających na ciało

jest różna od zera), to wtedy porusza się ono ruchem jednostajnie

przyspieszonym lub jednostajnie opóźnionym.

Przyspieszenie jest wówczas wprost proporcjonalne do działającej

siły i jest odwrotnie proporcjonalne do masy ciała.

Jeśli na ciało działa stała siła niezrównoważona To nie rób się z tego powodu czerwona

Tylko powiedz, że ciało porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym

I już cudownie jesteś oświecony :) Dodaj jeszcze, by było genialnie,

Że przyspieszenie jest wprost proporcjonalne Do działającej siły

I już się nie pomylisz.

Z drugiej zasady dynamiki wynika wzór na

przyspieszenie � ��

�

gdzie „a” to

przyspieszenie, „F” to

siła wypadkowa, a „m” to masa. Siła

znajduje się w liczniku, dlatego kiedy siła

rośnie, to tyle samo razy rośnie przyspieszenie

(dlatego mówimy, że jest ono wprost

proporcjonalne do siły). Masa znajduje się w

mianowniku, dlatego kiedy masa rośnie, to tyle

samo razy maleje przyspieszenie (dlatego

mówimy, że przyspieszenie jest odwrotnie proporcjonalne do masy

ciała).

Po przekształceniu powyższego wzoru otrzymamy wzór na siłę � � � ⋅ �

Wzór na siłę każdy umie - jest to masa razy przyspieszenie.

Wiemy, że jednostką siły jest niuton. Korzystając z powyższego wzoru

możemy stwierdzić, że jeden niuton jest to wartość siły wypadkowej,

która ciału o masie 1 kg nadaje przyspieszenie 1 m/s2.

Kierunek i zwrot przyspieszenia są zgodne z kierunkiem i zwrotem siły

wypadkowej. Ciało porusza się ruchem przyspieszonym czyli rozpędza

się, gdy siła działa na to ciało zgodnie z kierunkiem i zwrotem wektora

prędkości. Natomiast ciało porusza się ruchem opóźnionym czyli

hamuje, gdy siła działa na to ciało przeciwnie do zwrotu wektora

prędkości.

Rozwiąż przykładowe zadanie:

Oblicz, jaka jest wartość siły, jaka musi działać na ciało o masie 1000

kg, aby rozpędzić je od 0 do 14 m/s w ciągu 30 sekund.

Dane: Szukane:

m = 1000 kg F = ?

Δt = 30 s

Δv = 14 m/s

Rozwiązanie:

Wiemy, że � = �⋅ ale nie możemy od razu skorzystać z tego wzoru,

ponieważ nie znamy przyspieszenia – musimy je obliczyć korzystając z

wzoru na przyspieszenie w ruchu jednostajnie przyspieszonym =�/�

=�/� ���

�

�

���� 0,47

�

��

� = �⋅ � � 1000�� ⋅ 0,47�

��� 470�

Odpowiedź: Na ciało musi działać siła o wartości 470N.

Swobodne spadanie ciał

Spadanie swobodne to ruch ciała tylko pod wpływem siły

grawitacji (czyli wtedy, gdy nie działa siła oporu

powietrza np. w próżni) Spadające swobodnie ciała

poruszają się ruchem jednostajnie przyspieszonym.

Wynika to z drugiej zasady dynamiki, bo jeżeli na ciało

działa stała siła, to porusza się ono ruchem jednostajnie

przyspieszonym.

Wszystkie ciała niezależnie od masy w pobliżu powierzchni Ziemi

spadają z jednakowym przyspieszeniem. Jest to przyspieszenie

grawitacyjne, oznaczane literą g , które na Ziemi wynosi zawsze około

10 m/s2.

Czas swobodnego spadania ciała z danej wysokości nie zależy ani od

kształtu ciała ani od jego masy.

Wartość prędkości dla spadku w zależności od czasu da się wyliczyć ze

wzoru:

v = t · g gdzie:

v -----→ prędkość

t ------→ czas

g------→ przyspieszenie grawitacyjne czyli 10 m/s2

Doświadczenie:

Druga zasada dynamiki Newtona

Potrzebne rzeczy:

-pojazd

- prosty tor

Przebieg doświadczenia:

- Kładziemy autko na prostym

torze i popychamy je.

- Obserwujemy co się dzieje.

Obserwacje: Po popchnięciu pojazd zaczął się poruszać.

Wniosek: Siła powoduje ruch ciała.

Doświadczenie:

Druga zasada dynamiki Newtona

Potrzebne rzeczy:

- wagonik bądź dowolny pojazd na

którym możemy coś położyć

- nitka

- metalowy haczyk

- metalowe śruby bądź inne obciążniki

- metalowe nakrętki

Przebieg doświadczenia:

Do wagonika przywiązujemy nitkę z

metalowym haczykiem. Kładziemy

nitkę na stole tak, aby haczyk

zwisał na końcu stołu. Zmieniamy

ilość metalowych śrubek w

samochodzie i ilość metalowych

nakrętek wiszących na haczyku i

obserwujemy co się dzieje.

Obserwacje i wnioski:

Gdy na haczyku zaczepiamy metalową nakrętkę, to samochodzik

porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym.

Po zawieszeniu na końcu nitki kolejnych nakrętek przyspieszenie

samochodziku wzrasta, bo wzrasta siła ciężkości działająca na

nakrętki, a co za tym idzie – na samochodzik. Kiedy wzrasta siła to

wzrasta przyspieszenie.

Jeśli na samochodzik kładziemy ładunek, w naszym przypadku

przygotowane wcześniej metalowe śruby, to jego przyspieszenie się

zmniejsza, bo im większa jest masa tym przyspieszenie jest mniejsze.

Kiedy wzrasta masa to maleje przyspieszenie.

Doświadczenie:

Swobodne spadanie ciał

Potrzebne materiały:

- plastelina

Krok po kroku:

1. Przygotuj plastelinę i zrób z niej dwie kulki o jednakowej masie.

2. Podnieść obie kulki na taką samą wysokość i w tym samym czasie

wypuść je z rąk.

3. Następnie zrób z plasteliny dwie kulki o różnych masach i

powtórz czynność z drugiego punktu.

Obserwacja:

W obu przypadkach

kulki z plasteliny

spadają na podłogę w

tym samym czasie.

Wniosek:

Kulki niezależnie od

masy spadają tak samo

szybko co udowadnia,

że czas spadania ciała

z danej wysokości nie

zależy od jego masy.

Doświadczenie:

Czy ciała spadają swobodnie w atmosferze ziemskiej?

Potrzebujemy:

- Dwóch jednakowych kartek.

Krok po kroku:

- Jedną z nich zgniatamy w kulkę:

- Podnosimy do góry i równocześnie

puszczamy obydwie

kartki.

Obserwacje:

Obydwie kartki -

zgnieciona i nie

zgnieciona

upuszczone z

takiej samej

wysokości nie

spadły jednocześnie. Pierwsza upadła kartka zwinięta w kulkę.

Wnioski:

W atmosferze ziemskiej ciała nie spadają swobodnie, ponieważ

oprócz siły ciężkości działa na nie też siła oporu powietrza, która

zależy od wielkości powierzchni ciała.

Trzecia zasada

dynamiki Newtona

W tym temacie:

- Poznasz treść trzeciej zasady dynamiki

Newtona.

- Dowiesz się w jakich sytuacjach jest

wykorzystywana trzecia zasada dynamiki

Newtona.

- Nauczysz się przeprowadzać

doświadczenia związane z trzecią zasadą

dynamiki Newtona.

Trzecia zasada dynamiki Newtona

Jeżeli jedno ciało działa pewną siłą na drugie ciało, to drugie ciało

równocześnie oddziałuje na pierwsze ciało z siłą: równą co do

wartości, mającą ten sam kierunek, lecz przeciwny zwrot. Siły, z

jakimi działają na siebie te ciała NIE równoważą się, ponieważ każda

z nich jest przyłożona do innego ciała. Siły te nazywamy siłami akcji i

reakcji.

Gdy ciało A działa na ciało B siłą To żeby Cię nie zmyliło…

Bo ciało B działa na ciało A siłą o takiej samej wartości Więc to wykuj bez litości

I zapamiętaj, bo nie będzie ratunku, Że działa w takim samym kierunku

I powtórz to po stokrocie, Że o przeciwnym zwrocie,

Jeszcze jedno miej wyuczone Że siły te są do różnych ciał przyłożone

I już teraz śmiej się I mów, że siły te nie równoważą się :)

Fizyku młody wbij sobie to do głowy – Jeśli jest akcja to też jest reakcja o tej samej sile, tym samym kierunku, ale o przeciwnym zwrocie.

Trzecia zasada dynamiki towarzyszy wielu zjawiskom

życia codziennego. Trzecia zasada dynamiki to np.

zjawisko odrzutu, które znalazło zastosowanie w

budowie silników odrzutowych. We wnętrzu tych

silników w wyniku spalania paliwa powstają gorące gazy.

Strumień tych gazów wyrzucanych do tyłu z dużą siłą

powoduje, że silnik jest odrzucany do przodu.

Doświadczenie:

III zasada dynamiki

Materiały:

~ Piłeczka pingpongowa lub

styropianowa

~ Suszarka

Krok po Kroku:

1. Przygotuj materiały potrzebne do doświadczenia.

2. Włącz suszarkę i skieruj strumień powietrza do góry.

3. Umieść piłeczkę w strumieniu powietrza.

4. Skieruj suszarkę tak, aby strumień był nieco

odchylony do pionu.

Wyjaśnienie doświadczenia:

Doświadczenie:

III zasada dynamiki

Potrzebujemy:

- miskę

- ryż

- folię

-kulka

Przebieg doświadczenia:

- Zakładamy folię na miskę i

nasypujemy na nią ryż.

- Na folię z ryżem rzucamy

kulkę i obserwujemy co się

dzieje

Obserwacje:

Kulka rzucona na naciągniętą folię

powoduje, że ryż podskakuje.

Wniosek:

Jeśli ciało 1 (kulka) działa na ciało

2 (folię) siłą F, to ciało 2 (folia)

działa na ciało 1 (ryż) siłą o takiej

samej wartości, takim samym

kierunku, ale o przeciwnym

zwrocie.

Podsumowanie

Obejrzyj lapbook zawierający niektóre informacje z tego rozdziału:

Rozwiąż quiz z dynamiki:

1. Co w fizyce oznaczają litery „v”, „g”, „t”, a” „F”

2. Czego możemy użyć do pomiaru siły?

3. Co to jest siła wypadkowa?

4. Czym różni się tarcie statyczne i tarcie kinetyczne?

5. Co to jest bezwładność ciał?

6. Czym jest niuton?

7. Podaj treść I, II i III zasady dynamiki Newtona.

Autorzy:

Dorota Kurek – nauczyciel fizyki

Rafał Kwinta – uczeń klasy 8

Szymon Łętocha – uczeń klasy 8

Dominika Matoga – uczennica klasy 8

Maksymilian Wysocki – uczeń klasy 8

Dominika Dobosz – uczennica klasy 7

Oliwia Orzechowska – uczennica klasy 7

Nikola Pindelska – uczennica klasy 8

Katarzyna Pindelska – uczennica klasy 8

Paulina Pasternak – uczennica klasy 7

Wiktoria Nowak – uczennica klasy 7

Maria Piwowarska – uczennica klasy 7

Emilia Woźnica – uczennica klasy 8

Justyna Filiciak – uczennica klasy 7

Bartosz Mika – uczeń klasy 8

Karol Nowak – uczeń klasy 8

Alicja Grochal – uczennica klasy 8

Piotr Gwóźdź – uczeń klasy 8

Szymon Zakrzewski – uczeń klasy 8

Gabriela Kotarba – uczennica klasy 8

Roxana Ruszkiewicz – uczennica klasy 8

Maria Podgórska – uczennica klasy 8

Martyna Firek – uczennica klasy 8

Maria Bujas – uczennica klasy 8

Hanna Kubicka – uczennica klasy 7

Kamil Baran – uczeń klasy 8

Martyna Wojtyczka – uczennica klasy 8